资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三节 地热直接利用,地热直接利用概述,地热水的直接用途非常广泛，主要有采暖空调、工业烘干、农业温室、水产养殖、旅游温泉、疗养保健等。,在工业上，地热能可用于加热、干燥、制冷、脱水加工、提取化学元素、海水淡化等方面；在农业生产上，地热水可用于温室育苗、栽培作物、养殖禽畜和鱼类等。例如：地处高纬度的冰岛不仅以地热温室种植蔬菜、水果、花卉和香蕉，近年来又栽培了咖啡、橡胶等热带经济作物。,地热能直接利用与烹饪、沐浴及暖房，已有悠久的历史。至今，天然温泉与人工开采的地下热水仍被人类广泛使用。据联合国统计，世界地热水的利用远远超过地热发电，中国的地热水直接利用居世界首位，其次是日本。,地热务农,地热养殖,1.1,我国地热资源的特点及最佳开发模式,量大而温度较低：地热资源总量多（,1500,亿,t,标准煤,/,年），但高温的不多，资源量的,98%,以上属于中低温（,105,以下）热水型资源。,地热资源大都处于人口稠密区，易于开发，有利于进行以旅游为轴线的能源的梯级综合开发利用。,长期以来，地热钻井费用高，能源利用率低，经济效益不好，影响了中低温地热田的大规模开发利用。,南方地热区雨量充沛，有利于地热水自然补充，不用回灌,1.2,地热能利用的评价，能量分析和火用分析,地热能利用系统和所有的能源系统一样，要提高能量的利用率就要对系统的用能水平进行祥细分析，特别是在方案选择和设计阶段。一般常用的方法有两种：,第一种方法是建立在热力学第一定律基础上的能量数量分析法，也就是我们日常用得最多的俗称“热平衡”的方法。根据能量守衡原理，对一个稳态系统从热源输入的能量等于离开系统的能量和系统有用功之和，即：,第二种方法是建立在热力学第一定律和第二定律上，能量的“数”和“质”统一的分析法。也就是说：对一个能量系统来说，能量被利用，不仅有数量的多少，而且还有质量之分。比如当环境温度为,30,时，同样的热量,Q,存在于,150,的热水中，理论上所能转换成的功（最大作功能力），就远比存在于,100,的热水中为高，可达,1.51,倍。在一定的条件下，能量所具有的最大作功能力称作火用，亦即在环境温度下理想卡诺循环所能做的功，也叫有效能。对一个稳态系统，它可用下式表示：,1.3,以旅游为轴线的地热资源梯级综合开发利用模式,以旅游为轴线的地热资源梯级综合利用，把地热资源不仅当作洁净能源，也作为重要的旅游资源来规划利用。也就是说除了医疗保健、洗浴、休闲娱乐等旅游节目外，无污染的地热发电厂、地热制冷和供暖、地热干燥、地热温室和养鱼等都是很好的旅游参观资源。而地热产品除电和制冷（热）直接服务于旅游业外，其余如：无公害的蔬菜、爪果、菇品、水产品等均可供游客直接食用。由于游客对生产环境的认可，其干燥后的产品：爪果干、菇品、水产品更是游客遗赠亲友的佳品。下面我们以广东某地热田为例，介绍一下以旅游为轴线的梯级综合开发利用的规划。,1.4,地热开发利,用,用中所要注,意,意的问题,避免超采超,用,用，加强回,灌,灌，保持可,持,持续发展，,地,地热回灌技,术,术在很大程,度,度上减小甚,至,至消除了地,热,热能的环保,影,影响。,不能随便排,放,放，避免对,大,大气、土壤,和,和水资源的,污,污染。,洗浴用地热,水,水应与生活,污,污水一起经,处,处理达标后,方,方可排放；,不,不鼓励采用,未,未经处理的,地,地热尾水直,接,接浇灌温室,作,作物和养鱼,。,。,地热开发造,成,成的主要环,境,境影响是地,面,面干扰、地,面,面沉降、噪,声,声、热污染,和,和化学物质,的,的排放。,地面干扰和,地,地面沉降：,占,占地，挖掘,，,，地面塌陷,，,，热泉的消,失,失。空气污,染,染：,h2s,co2,化学污染：,1,，盐类污染,，,，地热水中,含,含卤化物等,，,，如回灌，,高,高盐度的水,引,引起土壤盐,渍,渍化和土壤,板,板结，还会,结,结垢，堵塞,管,管子,2,，有害元素,的,的污染：重,金,金属和微量,元,元素超标，,灌,灌溉，养殖,和,和排入水体,中,中均不好。,热污染：局,部,部空气和水,体,体的温度升,高,高，改善生,态,态平衡，影,响,响环境和生,物,物生长,噪声污染：,钻,钻井噪声,80dB,，地热井防,喷,喷噪声,120dB,2.,地热制冷,吸收式制冷,循,循环原理,吸收式制冷,基,基本循环系,统,统是由发生,器,器、冷凝器,、,、制冷节流,阀,阀、蒸发器,、,、吸收器、,溶,溶液节流阀,、,、溶液热交,换,换器和溶液,泵,泵等组成，,如,如下图所示,。,。它采用由,高,高沸点的吸,收,收剂和低沸,点,点的制冷剂,混,混合组成的,工,工质对。,利用地热制,冷,冷空调或为,生,生产工艺提,供,供所需的低,温,温冷却水是,地,地热能直接,利,利用的一种,有,有效途径。,地,地热制冷是,以,以足够高温,度,度的地热水,驱,驱动吸收式,制,制冷系统，,制,制取温度高,于,于,7,的冷冻水,，,，用于空调,或,或生产。一,般,般要求地热,水,水温度在,65,以上。用,于,于地热制冷,的,的制冷机有,两,两种，一种,是,是以水为制,冷,冷剂，以溴,化,化锂溶液为,吸,吸收剂的溴,化,化锂吸收式,制,制冷机，另,一,一种是以氨,为,为制冷剂，,以,以水为吸收,剂,剂的氨水吸,收,收式制冷机,。,。氨水吸收,式,式制冷机由,于,于运行压力,高,高、系统复,杂,杂、效率低,、,、有毒等因,索,索，除了要,求,求制冷温度,在,在,0,以下的特,殊,殊情况外，,一,一般很少在,实,实际中应用,。,。,吸收式制冷,基,基本循环系,统,统图,1,发生器，,2,冷凝器，,3,膨胀阀，,4,蒸发器，,5,吸收器，,6,膨胀阀（,辅,辅），,7,热交换器,，,，,8,溶液泵,整个系统包,括,括两个回路,：,：一个是制,冷,冷剂回路，,一,一个是溶液,回,回路。系统,中,中使用的工,作,作流体是制,冷,冷剂和吸收,剂,剂，我们称,之,之为吸收式,制,制冷的工质,对,对。吸收剂,是,是液体，它,对,对制冷剂有,很,很强的吸收,能,能力。吸收,剂,剂吸收了制,冷,冷剂气体后,形,形成溶液。,溶,溶液加热又,能,能放出制冷,剂,剂气体。因,此,此，通过溶,液,液回路取代,了,了蒸汽压缩,式,式制冷循环,中,中压缩机的,作,作用，构成,蒸,蒸气吸收式,制,制冷循环。,制冷剂回路,由,由冷凝器、,制,制冷剂节流,阀,阀、蒸发器,组,组成。高压,制,制冷剂气体,在,在冷凝器中,冷,冷凝成液体,经,经节流后到,蒸,蒸发器蒸发,制,制冷。,溴化锂吸收,式,式制冷机工,作,作过程组成,热源回路,冷却水回路,冷媒水回路,冷剂水回路,溶液回路,2.1,地热制冷系,统,统的组成,地热制冷系,统,统生要有地,热,热井、地热,深,深井泵、换,热,热器、热水,循,循环泵、溴,化,化锂吸收式,制,制冷机、冷,却,却水循环泵,、,、冷却塔、,冷,冷冻水循环,泵,泵、空调末,端,端设备和控,制,制器等组成,（,（右图）。,地热井是开,采,采地热水的,必,必要设备，,地,地热井的直,径,径、深度由,地,地质条件和,所,所需开采量,决,决定。地热,深,深井泵用于,提,提取地热水,。,。由于从井,中,中抽取的地,热,热水普遍含,有,有固体颗粒,和,和腐蚀性离,子,子，为了保,护,护制冷机的,安,安全，必须,在,在制冷机与,地,地热井之间,设置换热器,，,，采用清洁,的,的循环水为,介,介质将地热,水,水的热量传,递,递给制冷机,。,。降温后的,地,地热水则从,换,换热器排出,，,，再作其他,用,用途。,比热容小，,吸,吸湿性强，,性,性能系数大,粘度越大，,越,越不利于传,热,热,对黑色金属,和,和紫铜等材,料,料腐蚀性强,烈,烈。,3.,地源热泵,3.1,地源热泵含,义,义,地源热泵是,一,一种中央空,调,调工艺方式,。,。它利用地,表,表水、地下,水,水或地下浅,层,层土壤（地,源,源能）的地,温,温为冷热源,，,，既可供热,又,又可制冷的,高,高效节能空,调,调系统。地源热泵通,过,过输入少量,的,的高品位能,源,源（如电能,）,），实现低,温,温位热能向,高,高温位转移,。,。地源能分,别,别在冬季作,为,为热泵供暖,的,的热源和夏,季,季空调的冷,源,源。,3.2,地源热泵工,作,作原理,在冬季，把,地,地能中的热,量,量“取”出,来,来，提高温,度,度后，供给,室,室内采暖；,夏,夏季，把室,内,内的热量“,取,取”出来，,释,释放到地下,去,去。,地源热泵系,统,统主要由三,部,部分组成：,室,室外地源换,热,热系统、水,源,源热泵机组,和,和室内采暖,空,空调末端系,统,统。,能源采集系,统,统,能源提升系,统,统,能源释放系,统,统,室外地源换,热,热系统又分,为,为三类：地,下,下水系统，,地,地表水系统,，,，土壤埋管,系,系统。,1.,水平式土壤,埋,埋管地源热,泵,泵,通过水平埋,置,置于地表面,2,4m,以下的闭合,换,换热系统，,它,它与土壤进,行,行冷热交换,。,。此种系统,适,适合于制冷,供,供暖面积较,小,小的建筑物,，,，如别墅和,小,小型单体楼,。,。该系统初,投,投资和施工,难,难度相对较,小,小，但占地,面,面积较大。,2.,垂直式土壤,埋,埋管地源热,泵,泵,通过垂直钻,孔,孔将闭合换,热,热系统埋置,在,在,50M,400M,深的岩土体,与,与土壤进行,冷,冷热交换。,此,此种系统适,合,合于制冷供,暖,暖面积较大,的,的建筑物，,周,周围有一定,的,的空地，如,别,别墅和写字,楼,楼等。该系,统,统初投资较,高,高，施工难,度,度相对较大,，,，但占地面,积,积较小。,3.,地,表,表,水,水,式,式,地,地,源,源,热,热,泵,泵,地,源,源,热,热,泵,泵,机,机,组,组,通,通,过,过,布,布,置,置,在,在,水,水,底,底,的,的,闭,闭,合,合,换,换,热,热,系,系,统,统,与,与,江,江,河,河,、,、,湖,湖,泊,泊,、,、,海,海,水,水,等,等,进,进,行,行,冷,冷,热,热,交,交,换,换,。,。,此,此,种,种,系,系,统,统,适,适,合,合,于,于,中,中,小,小,制,制,冷,冷,供,供,暖,暖,面,面,积,积,，,，,临,临,近,近,水,水,边,边,的,的,建,建,筑,筑,物,物,。,。,它,它,利,利,用,用,池,池,水,水,或,或,湖,湖,水,水,下,下,稳,稳,定,定,的,的,温,温,度,度,和,和,显,显,著,著,的,的,散,散,热,热,性,性,，,，,不,不,需,需,钻,钻,井,井,挖,挖,沟,沟,，,，,初,初,投,投,资,资,最,最,小,小,。,。,但,但,需,需,要,要,建,建,筑,筑,物,物,周,周,围,围,有,有,较,较,深,深,、,、,较,较,大,大,的,的,河,河,流,流,或,或,水,水,域,域,。,。,4.,地,下,下,水,水,式,式,地,地,源,源,热,热,泵,泵,地,源,源,热,热,泵,泵,机,机,组,组,通,通,过,过,机,机,组,组,内,内,闭,闭,式,式,循,循,环,环,系,系,统,统,经,经,过,过,换,换,热,热,器,器,与,与,由,由,水,水,泵,泵,抽,抽,取,取,的,的,深,深,层,层,地,地,下,下,水,水,进,进,行,行,冷,冷,热,热,交,交,换,换,。,。,地,地,下,下,水,水,排,排,回,回,或,或,通,通,过,过,加,加,压,压,式,式,泵,泵,注,注,入,入,地,地,下,下,水,水,层,层,中,中,。,。,此,此,系,系,统,统,适,适,合,合,建,建,筑,筑,面,面,积,积,大,大,，,，,周,周,围,围,空,空,地,地,面,面,积,积,有,有,限,限,的,的,大,大,型,型,单,单,体,体,建,建,筑,筑,和,和,小,小,型,型,建,建,筑,筑,群,群,落,落,。,。,地,源,源,热,热,泵,泵,分,
展开阅读全文